JP4105315B2 - 放電処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば下水処理場や屎尿処理場における下水処理過程或いは食品工場や化学工場の排水過程等から排出される有機性廃液、生物実験培養液、飲料水または飲食物製造用水等の被処理液体の改質を行う際に使用する放電処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した被処理液体の改質方法として、従来、好気性微生物の存在する汚泥を用いて有機性廃液を好気的に処理し、好気性処理で増殖された汚泥を、高電圧パルス放電処理および電界パルス印加処理のうちの少なくとも一方により改質し、その改質によって生成した改質汚泥を前記好気性処理で処理する方法が提案されている（特願平１０−６３７４３号）。
【０００３】
かかる方法において高電圧パルス放電処理等を行う放電処理装置は、図１１に示すように、棒電極１０１と平板電極１０２とを並設し、両電極１０１、１０２間に高電圧パルス発生装置１０４にて所望の電圧を印加する構成となっている。この放電処理装置において、両電極１０１、１０２間に、例えば図１２に示すようにｔ1〜ｔ2の立ち上がり時間が数１０ナノ秒という非常に急峻な電圧を印加すると、電極１０１、１０２に急速に電荷が搬送され、棒電極１０１の長尺方向に均一な電荷が分布する。そして、この印加電圧がＶＬ以上のときに、汚泥が絶縁破壊を引き起こし、電極１０１、１０２間に放電が発生する。このとき、上記のように棒電極１０１には長尺方向に均一に電荷が分布しているから、平板電極１０２に対して一様に放電１０３が発生し、あたかも平面状をした放電、いわゆる面放電となる。
【０００４】
この放電処理装置による場合には、線状をした放電を発生させる場合に比べ、処理対象に対して広範囲に放電を作用させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記提案方法による場合には、広範囲に面状をした放電が発生するものの、電流が支配的な放電、即ち数１００アンペア以上の放電電流が流れ、アーク放電もしくは、ストリーマ放電からアーク放電へ移行中の放電ではなく、電圧が支配的なストリーマ放電、即ち数１０アンペア以下の放電電流の放電が発生する場合も多い。
【０００６】
このような電圧が支配的なストリーマ放電が発生する場合は、電流が支配的な放電が発生する確率が下がる分だけ、面状をした放電の利用効率が低下することになる。例えば、汚泥処理などにおいては、電流が支配的な放電を使用する場合の方が、衝撃波、紫外線、ラジカルまたは放電電流がより多く発生し、電圧が支配的なストリーマ放電を使用する場合よりも汚泥の可溶化が促進される。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題を解消すべくなされたものであり、面状をした放電を発生させると共に、電流が支配的な放電の発生確率を向上させ得る放電処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電処理装置は、一対の電極間に介在される被処理液体中に対して、放電を発生させる放電処理装置であって、前記一対の電極の少なくとも一方が電界集中用の導電部を部分的に有するとともに、前記導電部がほぼ均等割合で設けられ、前記一対の電極間において、アーク放電による面放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の面放電を発生させる構成である。
【０００９】
この構成にあっては、一対の電極の少なくとも一方が、電界集中用の導電部を部分的に有するので、その導電部の近傍において、電流が支配的な放電が発生し易くなる。このとき、その電界集中用の導電部をほぼ均等に設けているので、電流が支配的な放電、つまりアーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の放電が、広範囲にわたって面状に発生することになる。
【００１０】
ここで、本発明の放電処理装置における電界集中用の導電部の形態としては、複数の突起からなるもの、複数のネジ山が螺旋の一部として形成されたもの、複数の短い棒を立てて並べたもの、複数の棒を寝かせて並べたもの、複数の球体を並べたもの、導電ワイヤを螺旋状にしたもの、メッシュ状にしたもの、複数のリング状若しくは針状の導電体を立てて並べたもの等や、更には種々の形状のものが該当する。
【００１１】
また、電界集中用の導電部の配置は、隣り合う導電部同士のピッチが、上記のとおり、ほぼ均等割合で設けられていればよく、そのピッチ寸法は被処理液体の材質等に従い、適宜、適当な寸法が設定されるものであって、特に限定されない。
【００１２】
本発明の放電処理装置において、前記一対の電極が、棒状電極と板状電極とからなる組合せ、球状電極とその外側を取り囲んだ環状または球状の電極とからなる組合せ、相互に対向する一対の板状電極からなる組合せ、および、環状電極とその内部に挿入された棒状電極とからなる組合せのうちの１つである構成とすることができる。
【００１３】
このような構成としても、請求項１と同様の作用が得られる。
【００１４】
また、本発明の放電処理装置において、前記導電部を有する電極が、導電部および導電部以外の部分が導電体で構成されたもの、導電部が導電体で、導電部以外の部分が絶縁体で構成されたもの、および、導電体からなる導電部のみで構成されたもののうちの１つである構成とすることができる。
【００１５】
このような構成のうち、導電部が導電体で、導電部以外の部分が絶縁体で構成されたもの、および、導電体からなる導電部のみで構成されたものは、導電部および導電部以外の部分が導電体で構成されたものよりも、電流が支配的な放電を発生させる確率が更に上昇することになる。具体的には、以下の理由による。
【００１６】
即ち、電極間に電圧がかかると、放電が発生するまでの間、僅かな時間、例えば数マイクロ秒以下であるが、図１３に示すように、被処理液体を通じて漏れ電流１０５が発生する。この漏れ電流１０５は、被処理液体の温度を上げるエネルギーとして消費され、電極間の放電による衝撃波、紫外線、ラジカル、放電電流が発生することには殆ど効果がなく、被処理液体の温度上昇を必要としない処理には、無駄な消費エネルギーとなる。
【００１７】
そこで、導電部以外の電極部分を絶縁体で構成するか、または省略することとした。これにより、電極間で発生する漏れ電流が少なくなり、無駄なエネルギー消費が減少して、電流が支配的な放電の発生確率が上がる。
【００１８】
本発明の放電処理装置において、前記一対の電極間に高電圧パルスが印加される構成とすることが好ましい。
【００１９】
この構成にあっては、高電圧パルスにより、電流が支配的な面状放電を発生させることができる。このとき、特に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを使用することが、電流が支配的な面状放電を安定化できる点で好ましい。
【００２０】
本発明の放電処理装置において、前記被処理液体が、有機性廃液、生物実験培養液、飲料水および飲食物製造用水等のうちの１種または２種以上からなる構成とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態につき具体的に説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１（ａ）は本実施形態１に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図１（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００２３】
この放電処理装置は、図１（ａ）に示すように、平面電極１と棒状電極２とが並設されており、棒状電極２の表面には、平面電極１と対向する側に複数の突起からなる電界集中用の導電部２ａが突出形成されている。導電部２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極１と２との間には、平面電極１の方が棒状電極２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００２４】
この構成の放電処理装置において、両電極１、２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極１、２間に印加する。
【００２５】
本実施形態１の放電処理装置による場合には、図１（ｂ）に示すように、棒状電極２の表面に形成した、突起からなる電界集中用の導電部２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態２は、導電部として、ネジ山状のものを用いる場合である。
【００２７】
図２（ａ）は本実施形態２に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図２（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００２８】
この放電処理装置は、図２（ａ）に示すように、平面電極１１と棒状電極１２とが並設されており、棒状電極１２の表面には、平面電極１１と対向する側に、複数のネジ山が螺旋の一部として形成されてなる電界集中用の導電部１２ａが設けられている。導電部１２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極１１と１２との間には、平面電極１１の方が棒状電極１２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００２９】
この構成の放電処理装置において、両電極１１、１２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極１１、１２間に印加する。
【００３０】
本実施形態２の放電処理装置による場合には、図２（ｂ）に示すように、棒状電極１２の表面に設けた電界集中用の導電部１２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電１４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００３１】
（実施形態３）
本実施形態３は、電極対の一方が球状電極で、他方がその球状電極の外側を取り囲んだ環状または球状の電極の場合である。
【００３２】
図３（ａ）は本実施形態３に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図３（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００３３】
この放電処理装置は、球状電極２１と、その球状電極２１の外側を取り囲んだ楕円環状電極２２とが設けられており、楕円環状電極２２は球状電極２１の直径とほぼ同一寸法の長さを有した短いものである。内側の球状電極２１の表面には、複数の突起からなる電界集中用の導電部２１ａが突出形成されている。導電部２１ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極２１と２２との間には、楕円環状電極２２の方が球状電極２１よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００３４】
この構成の放電処理装置において、両電極２１、２２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極２１、２２間に印加する。
【００３５】
本実施形態３の放電処理装置による場合には、球状電極２１の表面に設けた電界集中用の導電部２１ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電２４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００３６】
本実施形態では、外側の電極２２として楕円環状のものを使用しているが、円形や、矩形状、或いは三角形をした環状のものを使用したり、または、球状や、楕円の球状、或いはその一部分からなる半球状等からなるものを使用することができる。但し、球状や楕円の球状等の電極を使用する場合は、その内部が密閉された状態であるため、一部に内部と外部とを連通させる孔を設けておく必要がある。
【００３７】
（実施形態４）
本実施形態４は、電極対の両方が平面電極の場合である。
【００３８】
図４（ａ）は本実施形態４に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図４（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００３９】
この放電処理装置は、平面電極３１と、平面電極３２とが並設されており、平面電極３２の表面であって、平面電極３１と対向する側に、複数の突起からなる電界集中用の導電部３２ａが突出形成されている。導電部３２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極３１と３２との間には、平面電極３１の方が平面電極３２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００４０】
この構成の放電処理装置において、両電極３１、３２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極３１、３２間に印加する。
【００４１】
本実施形態４の放電処理装置による場合には、平面電極３２の表面に設けた電界集中用の導電部３２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電３４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００４２】
（実施形態５）
本実施形態５は、電極対の両方が平面電極の場合であり、導電部の形態として棒状のものが並べられた場合である。
【００４３】
図５（ａ）は本実施形態５に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図５（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００４４】
この放電処理装置は、平面電極４１と、平面電極４２とが並設されており、平面電極４２の表面であって、平面電極４１と対向する側に、複数並べた棒からなる電界集中用の導電部４２ａが設けられている。導電部４２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極４１と４２との間には、平面電極４１の方が平面電極４２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００４５】
この構成の放電処理装置において、両電極４１、４２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極４１、４２間に印加する。
【００４６】
本実施形態５の放電処理装置による場合には、平面電極４２の表面に設けた電界集中用の導電部４２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電４４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００４７】
（実施形態６）
本実施形態６は、電極対の両方が平面電極の場合であり、導電部の形態として球状のものが並べられた場合である。
【００４８】
図６（ａ）は本実施形態６に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図６（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００４９】
この放電処理装置は、平面電極５１と、平面電極５２とが並設されており、平面電極５２の表面であって、平面電極５１と対向する側に、複数の球体を並べてなる電界集中用の導電部５２ａが設けられている。導電部５２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極５１と５２との間には、平面電極５１の方が平面電極５２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００５０】
この構成の放電処理装置において、両電極５１、５２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極５１、５２間に印加する。
【００５１】
本実施形態６の放電処理装置による場合には、平面電極５２の表面に設けた電界集中用の導電部５２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電５４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００５２】
（実施形態７）
本実施形態７は、電極対の一方が筒状電極で、他方が棒状電極の場合である。
【００５３】
図７（ａ）は本実施形態７に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図７（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００５４】
この放電処理装置は、円筒状電極６１と、その内部に同軸状に設けられた棒状電極６２とが設けられており、棒状電極６２の表面に、導電ワイヤを螺旋状に巻き付けてなる電界集中用の導電部６２ａが設けられている。導電部６２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極６１と６２との間には、筒状電極６１の方が棒状電極６２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００５５】
この構成の放電処理装置において、両電極６１、６２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極６１、６２間に印加する。
【００５６】
本実施形態７の放電処理装置による場合には、棒状電極６２の表面に設けた、導電ワイヤを巻き付けてなる電界集中用の導電部６２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電６４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００５７】
なお、本実施形態において、外側の電極に円筒状電極を用いているが、本発明はこれに限らず、断面が楕円や、三角形、或いは矩形をした筒状のものであってもよい。
【００５８】
以上の各実施形態１〜７は、導電部および導電部以外の部分は導電体で形成しているが、本発明はこれに限らず、導電部のみを導電体で形成し、導電部以外の部分は絶縁体で形成するか、または省略する等してもよい。
【００５９】
以下に、導電部のみを導電体で形成し、導電部以外の部分は絶縁体で形成するか、または省略する場合について説明する。
【００６０】
（実施形態８）
本実施形態８は、実施形態５の構成に対応しており、導電部以外の部分が絶縁体で形成された場合である。
【００６１】
図８（ａ）は本実施形態８に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図８（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００６２】
この放電処理装置は、平面電極７１と、平面電極７２とが並設されており、平面電極７２は後述する導電部７２ｂ以外の部分７２ａが、例えばセラミックス等の絶縁体からなり、その表面上であって、平面電極７１と対向する側に、複数の棒が並べられてなる電界集中用の導電部７２ｂが設けられている。つまり、平面電極７２は、導電部７２ｂからなる電極である。また、導電部７２ｂは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。
【００６３】
かかる両電極７１と７２との間には、平面電極７１の方が平面電極７２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００６４】
この構成の放電処理装置において、両電極７１、７２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極７１、７２間に印加する。
【００６５】
本実施形態８の放電処理装置による場合には、平面電極７２を実質構成する導電部７２ｂに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電７４が発生し易くなり、しかも絶縁体からなる導電部以外の部分７２ａにおいて、漏れ電流Ａが発生し難くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得ることは勿論であるが、電極全体を導電体で形成する場合よりも、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を更に向上できる。
【００６６】
なお、絶縁体で形成した導電部以外の部分は、省略してもよい。
【００６７】
（実施形態９）
本実施形態９は、実施形態３の構成に対応しており、導電部以外の部分が絶縁体で形成された場合である。
【００６８】
図９（ａ）は本実施形態９に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図９（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００６９】
この放電処理装置は、楕円環状電極８１と、その内部に設けられた球状電極８２とが設けられており、楕円環状電極８１は球状電極８２の直径とほぼ同一の長さ寸法を有する短いものである。球状電極８２は後述する導電部８２ｂ以外の部分８２ａが、例えばセラミックス等の絶縁体からなり、その表面に、複数の短い棒を立てて並べてなる電界集中用の導電部８２ｂが設けられている。つまり、球状電極８２は、導電部８２ｂからなる電極である。また、導電部８２ｂは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。
【００７０】
かかる両電極８１と８２との間には、楕円環状電極８１の方が球状電極８２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００７１】
この構成の放電処理装置において、両電極８１、８２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極８１、８２間に印加する。
【００７２】
本実施形態９の放電処理装置による場合には、球状電極８２を実質構成する導電部８２ｂに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電８４が発生し易くなり、しかも絶縁体からなる導電部以外の部分７２ａにおいて、漏れ電流Ａが発生し難くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得ることは勿論であるが、電極全体を導電体で形成する場合よりも、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を更に向上できる。
【００７３】
本実施形態では、外側の電極として楕円環状のものを使用しているが、円形や、矩形状、或いは三角形をした環状のものを使用したり、または、球状や、楕円の球状等からなるものを使用することができる。但し、球状や楕円の球状等の電極を使用する場合は、その内部が密閉された状態であるため、一部に内部と外部とを連通させる孔を設けておく必要がある。
【００７４】
なお、絶縁体で形成した導電部以外の部分は、省略してもよい。
【００７５】
（実施形態１０）
本実施形態１０は、実施形態７の構成に対応しており、導電部以外の部分が絶縁体で形成された場合である。
【００７６】
図１０（ａ）は本実施形態１０に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図１０（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００７７】
この放電処理装置は、円筒状電極９１と、その内部に設けられた棒状電極９２とが設けられており、棒状電極９２は後述する導電部９２ｂ以外の部分９２ａが、例えばセラミックス等の絶縁体からなり、その表面に、導電ワイヤを螺旋状に巻き付けてなる電界集中用の導電部９２ｂが設けられている。つまり、棒状電極９２は、導電部９２ｂからなる電極である。また、導電部９２ｂは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。
【００７８】
かかる両電極９１と９２との間には、円筒状電極９１の方が棒状電極９２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００７９】
この構成の放電処理装置において、両電極９１、９２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極９１、９２間に印加する。
【００８０】
本実施形態１０の放電処理装置による場合には、棒状電極９２を実質構成する導電部９２ｂに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電９４が発生し易くなり、しかも絶縁体からなる導電部以外の部分７２ａにおいて、漏れ電流Ａが発生し難くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得ることは勿論であるが、電極全体を導電体で形成する場合よりも、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を更に向上できる。
【００８１】
なお、本実施形態１０において、外側の電極に円筒状電極を用いているが、本発明はこれに限らず、断面が楕円や、三角形、或いは矩形をした筒状のものであってもよい。
【００８２】
なお、本実施形態１０において、絶縁体で形成した導電部以外の部分は、省略してもよい。
【００８３】
上述した実施形態１〜１０では、一対の電極の一方に導電部を設けているが、両方の電極に導電部を設けるようにしてもよい。その導電部の形態としては、上述した実施形態の例として、複数の突起からなるもの、複数のネジ山が螺旋の一部として形成されたもの、複数の短い棒を立てて並べたもの、複数の棒を寝かせて並べたもの、複数の球体を並べたもの、および導電ワイヤを螺旋状にしたものを挙げているが、上記各実施形態は、これらのもののうちから任意のものを選択使用してもよい。その選択できる導電部の他の例としては、メッシュ状にしたもの、複数のリング状若しくは針状の導電体を立てて並べたもの等や、更には種々の形状のものや、電極表面に微少の凹凸を形成してざらつき感を生じるものも該当する。
【００８４】
また、本発明における導電部の設ける方法としては、電界集中用の導電部および導電部以外の部分が導電体からなる電極の場合、その電極材料を加工して導電部を形成することも可能である。
【００８５】
また、上述した実施形態１〜１０では本発明に係る放電処理装置の適用対象である被処理液体について明言していないが、本発明の放電処理装置は、例えば下水処理場や屎尿処理場における下水処理過程或いは食品工場や化学工場の排水過程等から排出される有機性廃液、生物実験培養液、飲料水または飲食物製造用水等の被処理液体に対し、その１種または２種以上が混在するものに適用でき、その改質を図ることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による場合には、一対の電極の少なくとも一方が、電界集中用の導電部を部分的に有するので、その導電部の近傍において、電流が支配的な放電が発生し易くなる。このとき、その電界集中用の導電部をほぼ均等に設けているので、電流が支配的な放電、つまりアーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の放電を、広範囲にわたって面状に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は実施形態１に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図２】 （ａ）は実施形態２に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図３】 （ａ）は実施形態３に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図４】 （ａ）は実施形態４に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図５】 （ａ）は実施形態５に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図６】 （ａ）は実施形態６に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図７】 （ａ）は実施形態７に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図８】 （ａ）は実施形態８に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図９】 （ａ）は実施形態９に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図１０】 （ａ）は実施形態１０に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図１１】 従来の放電処理装置の構成を概略的に示す正面図である。
【図１２】 従来の放電処理装置および本発明の放電処理装置が利用する高電圧パルスの波形を示す図である。
【図１３】 本発明において減少を図る漏れ電流の発生原因を説明するための図（概略的正面図）である。
【符号の説明】
１、１１、３１、３２、４１、４２、５１、５２、７１、７２ 平面電極
２、１２、６２、９２ 棒状電極
２ａ、１２ａ、２１ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ 導電部
７２ｂ、８２ｂ、９２ｂ 導電部
３ 高電圧パルス発生装置
２１、８２ 球状電極
２２、８１楕円環状電極
６１、９１ 円筒状電極
７２ａ、８２ａ、９２ａ 導電部以外の部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば下水処理場や屎尿処理場における下水処理過程或いは食品工場や化学工場の排水過程等から排出される有機性廃液、生物実験培養液、飲料水または飲食物製造用水等の被処理液体の改質を行う際に使用する放電処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した被処理液体の改質方法として、従来、好気性微生物の存在する汚泥を用いて有機性廃液を好気的に処理し、好気性処理で増殖された汚泥を、高電圧パルス放電処理および電界パルス印加処理のうちの少なくとも一方により改質し、その改質によって生成した改質汚泥を前記好気性処理で処理する方法が提案されている（特願平１０−６３７４３号）。
【０００３】
かかる方法において高電圧パルス放電処理等を行う放電処理装置は、図１１に示すように、棒電極１０１と平板電極１０２とを並設し、両電極１０１、１０２間に高電圧パルス発生装置１０４にて所望の電圧を印加する構成となっている。この放電処理装置において、両電極１０１、１０２間に、例えば図１２に示すようにｔ1〜ｔ2の立ち上がり時間が数１０ナノ秒という非常に急峻な電圧を印加すると、電極１０１、１０２に急速に電荷が搬送され、棒電極１０１の長尺方向に均一な電荷が分布する。そして、この印加電圧がＶＬ以上のときに、汚泥が絶縁破壊を引き起こし、電極１０１、１０２間に放電が発生する。このとき、上記のように棒電極１０１には長尺方向に均一に電荷が分布しているから、平板電極１０２に対して一様に放電１０３が発生し、あたかも平面状をした放電、いわゆる面放電となる。
【０００４】
この放電処理装置による場合には、線状をした放電を発生させる場合に比べ、処理対象に対して広範囲に放電を作用させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記提案方法による場合には、広範囲に面状をした放電が発生するものの、電流が支配的な放電、即ち数１００アンペア以上の放電電流が流れ、アーク放電もしくは、ストリーマ放電からアーク放電へ移行中の放電ではなく、電圧が支配的なストリーマ放電、即ち数１０アンペア以下の放電電流の放電が発生する場合も多い。
【０００６】
このような電圧が支配的なストリーマ放電が発生する場合は、電流が支配的な放電が発生する確率が下がる分だけ、面状をした放電の利用効率が低下することになる。例えば、汚泥処理などにおいては、電流が支配的な放電を使用する場合の方が、衝撃波、紫外線、ラジカルまたは放電電流がより多く発生し、電圧が支配的なストリーマ放電を使用する場合よりも汚泥の可溶化が促進される。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題を解消すべくなされたものであり、面状をした放電を発生させると共に、電流が支配的な放電の発生確率を向上させ得る放電処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電処理装置は、一対の電極間に介在される被処理液体中に対して、放電を発生させる放電処理装置であって、前記一対の電極の少なくとも一方が電界集中用の導電部を部分的に有するとともに、前記導電部がほぼ均等割合で設けられ、前記一対の電極間において、アーク放電による面放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の面放電を発生させる構成である。
【０００９】
この構成にあっては、一対の電極の少なくとも一方が、電界集中用の導電部を部分的に有するので、その導電部の近傍において、電流が支配的な放電が発生し易くなる。このとき、その電界集中用の導電部をほぼ均等に設けているので、電流が支配的な放電、つまりアーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の放電が、広範囲にわたって面状に発生することになる。
【００１０】
ここで、本発明の放電処理装置における電界集中用の導電部の形態としては、複数の突起からなるもの、複数のネジ山が螺旋の一部として形成されたもの、複数の短い棒を立てて並べたもの、複数の棒を寝かせて並べたもの、複数の球体を並べたもの、導電ワイヤを螺旋状にしたもの、メッシュ状にしたもの、複数のリング状若しくは針状の導電体を立てて並べたもの等や、更には種々の形状のものが該当する。
【００１１】
また、電界集中用の導電部の配置は、隣り合う導電部同士のピッチが、上記のとおり、ほぼ均等割合で設けられていればよく、そのピッチ寸法は被処理液体の材質等に従い、適宜、適当な寸法が設定されるものであって、特に限定されない。
【００１２】
本発明の放電処理装置において、前記一対の電極が、棒状電極と板状電極とからなる組合せ、球状電極とその外側を取り囲んだ環状または球状の電極とからなる組合せ、相互に対向する一対の板状電極からなる組合せ、および、環状電極とその内部に挿入された棒状電極とからなる組合せのうちの１つである構成とすることができる。
【００１３】
このような構成としても、請求項１と同様の作用が得られる。
【００１４】
また、本発明の放電処理装置において、前記導電部を有する電極が、導電部および導電部以外の部分が導電体で構成されたもの、導電部が導電体で、導電部以外の部分が絶縁体で構成されたもの、および、導電体からなる導電部のみで構成されたもののうちの１つである構成とすることができる。
【００１５】
このような構成のうち、導電部が導電体で、導電部以外の部分が絶縁体で構成されたもの、および、導電体からなる導電部のみで構成されたものは、導電部および導電部以外の部分が導電体で構成されたものよりも、電流が支配的な放電を発生させる確率が更に上昇することになる。具体的には、以下の理由による。
【００１６】
即ち、電極間に電圧がかかると、放電が発生するまでの間、僅かな時間、例えば数マイクロ秒以下であるが、図１３に示すように、被処理液体を通じて漏れ電流１０５が発生する。この漏れ電流１０５は、被処理液体の温度を上げるエネルギーとして消費され、電極間の放電による衝撃波、紫外線、ラジカル、放電電流が発生することには殆ど効果がなく、被処理液体の温度上昇を必要としない処理には、無駄な消費エネルギーとなる。
【００１７】
そこで、導電部以外の電極部分を絶縁体で構成するか、または省略することとした。これにより、電極間で発生する漏れ電流が少なくなり、無駄なエネルギー消費が減少して、電流が支配的な放電の発生確率が上がる。
【００１８】
本発明の放電処理装置において、前記一対の電極間に高電圧パルスが印加される構成とすることが好ましい。
【００１９】
この構成にあっては、高電圧パルスにより、電流が支配的な面状放電を発生させることができる。このとき、特に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを使用することが、電流が支配的な面状放電を安定化できる点で好ましい。
【００２０】
本発明の放電処理装置において、前記被処理液体が、有機性廃液、生物実験培養液、飲料水および飲食物製造用水等のうちの１種または２種以上からなる構成とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態につき具体的に説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１（ａ）は本実施形態１に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図１（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００２３】
この放電処理装置は、図１（ａ）に示すように、平面電極１と棒状電極２とが並設されており、棒状電極２の表面には、平面電極１と対向する側に複数の突起からなる電界集中用の導電部２ａが突出形成されている。導電部２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極１と２との間には、平面電極１の方が棒状電極２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００２４】
この構成の放電処理装置において、両電極１、２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極１、２間に印加する。
【００２５】
本実施形態１の放電処理装置による場合には、図１（ｂ）に示すように、棒状電極２の表面に形成した、突起からなる電界集中用の導電部２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態２は、導電部として、ネジ山状のものを用いる場合である。
【００２７】
図２（ａ）は本実施形態２に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図２（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００２８】
この放電処理装置は、図２（ａ）に示すように、平面電極１１と棒状電極１２とが並設されており、棒状電極１２の表面には、平面電極１１と対向する側に、複数のネジ山が螺旋の一部として形成されてなる電界集中用の導電部１２ａが設けられている。導電部１２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極１１と１２との間には、平面電極１１の方が棒状電極１２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００２９】
この構成の放電処理装置において、両電極１１、１２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極１１、１２間に印加する。
【００３０】
本実施形態２の放電処理装置による場合には、図２（ｂ）に示すように、棒状電極１２の表面に設けた電界集中用の導電部１２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電１４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００３１】
（実施形態３）
本実施形態３は、電極対の一方が球状電極で、他方がその球状電極の外側を取り囲んだ環状または球状の電極の場合である。
【００３２】
図３（ａ）は本実施形態３に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図３（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００３３】
この放電処理装置は、球状電極２１と、その球状電極２１の外側を取り囲んだ楕円環状電極２２とが設けられており、楕円環状電極２２は球状電極２１の直径とほぼ同一寸法の長さを有した短いものである。内側の球状電極２１の表面には、複数の突起からなる電界集中用の導電部２１ａが突出形成されている。導電部２１ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極２１と２２との間には、楕円環状電極２２の方が球状電極２１よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００３４】
この構成の放電処理装置において、両電極２１、２２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極２１、２２間に印加する。
【００３５】
本実施形態３の放電処理装置による場合には、球状電極２１の表面に設けた電界集中用の導電部２１ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電２４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００３６】
本実施形態では、外側の電極２２として楕円環状のものを使用しているが、円形や、矩形状、或いは三角形をした環状のものを使用したり、または、球状や、楕円の球状、或いはその一部分からなる半球状等からなるものを使用することができる。但し、球状や楕円の球状等の電極を使用する場合は、その内部が密閉された状態であるため、一部に内部と外部とを連通させる孔を設けておく必要がある。
【００３７】
（実施形態４）
本実施形態４は、電極対の両方が平面電極の場合である。
【００３８】
図４（ａ）は本実施形態４に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図４（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００３９】
この放電処理装置は、平面電極３１と、平面電極３２とが並設されており、平面電極３２の表面であって、平面電極３１と対向する側に、複数の突起からなる電界集中用の導電部３２ａが突出形成されている。導電部３２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極３１と３２との間には、平面電極３１の方が平面電極３２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００４０】
この構成の放電処理装置において、両電極３１、３２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極３１、３２間に印加する。
【００４１】
本実施形態４の放電処理装置による場合には、平面電極３２の表面に設けた電界集中用の導電部３２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電３４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００４２】
（実施形態５）
本実施形態５は、電極対の両方が平面電極の場合であり、導電部の形態として棒状のものが並べられた場合である。
【００４３】
図５（ａ）は本実施形態５に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図５（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００４４】
この放電処理装置は、平面電極４１と、平面電極４２とが並設されており、平面電極４２の表面であって、平面電極４１と対向する側に、複数並べた棒からなる電界集中用の導電部４２ａが設けられている。導電部４２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極４１と４２との間には、平面電極４１の方が平面電極４２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００４５】
この構成の放電処理装置において、両電極４１、４２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極４１、４２間に印加する。
【００４６】
本実施形態５の放電処理装置による場合には、平面電極４２の表面に設けた電界集中用の導電部４２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電４４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００４７】
（実施形態６）
本実施形態６は、電極対の両方が平面電極の場合であり、導電部の形態として球状のものが並べられた場合である。
【００４８】
図６（ａ）は本実施形態６に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図６（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００４９】
この放電処理装置は、平面電極５１と、平面電極５２とが並設されており、平面電極５２の表面であって、平面電極５１と対向する側に、複数の球体を並べてなる電界集中用の導電部５２ａが設けられている。導電部５２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極５１と５２との間には、平面電極５１の方が平面電極５２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００５０】
この構成の放電処理装置において、両電極５１、５２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極５１、５２間に印加する。
【００５１】
本実施形態６の放電処理装置による場合には、平面電極５２の表面に設けた電界集中用の導電部５２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電５４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００５２】
（実施形態７）
本実施形態７は、電極対の一方が筒状電極で、他方が棒状電極の場合である。
【００５３】
図７（ａ）は本実施形態７に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図７（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００５４】
この放電処理装置は、円筒状電極６１と、その内部に同軸状に設けられた棒状電極６２とが設けられており、棒状電極６２の表面に、導電ワイヤを螺旋状に巻き付けてなる電界集中用の導電部６２ａが設けられている。導電部６２ａは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。かかる両電極６１と６２との間には、筒状電極６１の方が棒状電極６２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００５５】
この構成の放電処理装置において、両電極６１、６２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極６１、６２間に印加する。
【００５６】
本実施形態７の放電処理装置による場合には、棒状電極６２の表面に設けた、導電ワイヤを巻き付けてなる電界集中用の導電部６２ａに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電６４が発生し易くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得、かつ、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を向上できる。
【００５７】
なお、本実施形態において、外側の電極に円筒状電極を用いているが、本発明はこれに限らず、断面が楕円や、三角形、或いは矩形をした筒状のものであってもよい。
【００５８】
以上の各実施形態１〜７は、導電部および導電部以外の部分は導電体で形成しているが、本発明はこれに限らず、導電部のみを導電体で形成し、導電部以外の部分は絶縁体で形成するか、または省略する等してもよい。
【００５９】
以下に、導電部のみを導電体で形成し、導電部以外の部分は絶縁体で形成するか、または省略する場合について説明する。
【００６０】
（実施形態８）
本実施形態８は、実施形態５の構成に対応しており、導電部以外の部分が絶縁体で形成された場合である。
【００６１】
図８（ａ）は本実施形態８に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図８（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００６２】
この放電処理装置は、平面電極７１と、平面電極７２とが並設されており、平面電極７２は後述する導電部７２ｂ以外の部分７２ａが、例えばセラミックス等の絶縁体からなり、その表面上であって、平面電極７１と対向する側に、複数の棒が並べられてなる電界集中用の導電部７２ｂが設けられている。つまり、平面電極７２は、導電部７２ｂからなる電極である。また、導電部７２ｂは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。
【００６３】
かかる両電極７１と７２との間には、平面電極７１の方が平面電極７２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００６４】
この構成の放電処理装置において、両電極７１、７２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極７１、７２間に印加する。
【００６５】
本実施形態８の放電処理装置による場合には、平面電極７２を実質構成する導電部７２ｂに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電７４が発生し易くなり、しかも絶縁体からなる導電部以外の部分７２ａにおいて、漏れ電流Ａが発生し難くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得ることは勿論であるが、電極全体を導電体で形成する場合よりも、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を更に向上できる。
【００６６】
なお、絶縁体で形成した導電部以外の部分は、省略してもよい。
【００６７】
（実施形態９）
本実施形態９は、実施形態３の構成に対応しており、導電部以外の部分が絶縁体で形成された場合である。
【００６８】
図９（ａ）は本実施形態９に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図９（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００６９】
この放電処理装置は、楕円環状電極８１と、その内部に設けられた球状電極８２とが設けられており、楕円環状電極８１は球状電極８２の直径とほぼ同一の長さ寸法を有する短いものである。球状電極８２は後述する導電部８２ｂ以外の部分８２ａが、例えばセラミックス等の絶縁体からなり、その表面に、複数の短い棒を立てて並べてなる電界集中用の導電部８２ｂが設けられている。つまり、球状電極８２は、導電部８２ｂからなる電極である。また、導電部８２ｂは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。
【００７０】
かかる両電極８１と８２との間には、楕円環状電極８１の方が球状電極８２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００７１】
この構成の放電処理装置において、両電極８１、８２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極８１、８２間に印加する。
【００７２】
本実施形態９の放電処理装置による場合には、球状電極８２を実質構成する導電部８２ｂに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電８４が発生し易くなり、しかも絶縁体からなる導電部以外の部分７２ａにおいて、漏れ電流Ａが発生し難くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得ることは勿論であるが、電極全体を導電体で形成する場合よりも、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を更に向上できる。
【００７３】
本実施形態では、外側の電極として楕円環状のものを使用しているが、円形や、矩形状、或いは三角形をした環状のものを使用したり、または、球状や、楕円の球状等からなるものを使用することができる。但し、球状や楕円の球状等の電極を使用する場合は、その内部が密閉された状態であるため、一部に内部と外部とを連通させる孔を設けておく必要がある。
【００７４】
なお、絶縁体で形成した導電部以外の部分は、省略してもよい。
【００７５】
（実施形態１０）
本実施形態１０は、実施形態７の構成に対応しており、導電部以外の部分が絶縁体で形成された場合である。
【００７６】
図１０（ａ）は本実施形態１０に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、図１０（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【００７７】
この放電処理装置は、円筒状電極９１と、その内部に設けられた棒状電極９２とが設けられており、棒状電極９２は後述する導電部９２ｂ以外の部分９２ａが、例えばセラミックス等の絶縁体からなり、その表面に、導電ワイヤを螺旋状に巻き付けてなる電界集中用の導電部９２ｂが設けられている。つまり、棒状電極９２は、導電部９２ｂからなる電極である。また、導電部９２ｂは、ほぼ均等割合でかつ、ここでは密に設けられている。
【００７８】
かかる両電極９１と９２との間には、円筒状電極９１の方が棒状電極９２よりも高電位として、高電圧パルス発生装置３から高電圧パルスが印加される。
【００７９】
この構成の放電処理装置において、両電極９１、９２を被処理液体中に位置せしめ、高電圧パルス発生装置３から、例えば数１００ナノ秒以下の非常に急峻な立ち上がりの高電圧パルスを両電極９１、９２間に印加する。
【００８０】
本実施形態１０の放電処理装置による場合には、棒状電極９２を実質構成する導電部９２ｂに電界が集中し、その電界集中部で、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電、つまり電流が支配的な放電９４が発生し易くなり、しかも絶縁体からなる導電部以外の部分７２ａにおいて、漏れ電流Ａが発生し難くなる。この結果、広範囲な面放電を被処理液体に作用させ得ることは勿論であるが、電極全体を導電体で形成する場合よりも、アーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の放電の発生確率を更に向上できる。
【００８１】
なお、本実施形態１０において、外側の電極に円筒状電極を用いているが、本発明はこれに限らず、断面が楕円や、三角形、或いは矩形をした筒状のものであってもよい。
【００８２】
なお、本実施形態１０において、絶縁体で形成した導電部以外の部分は、省略してもよい。
【００８３】
上述した実施形態１〜１０では、一対の電極の一方に導電部を設けているが、両方の電極に導電部を設けるようにしてもよい。その導電部の形態としては、上述した実施形態の例として、複数の突起からなるもの、複数のネジ山が螺旋の一部として形成されたもの、複数の短い棒を立てて並べたもの、複数の棒を寝かせて並べたもの、複数の球体を並べたもの、および導電ワイヤを螺旋状にしたものを挙げているが、上記各実施形態は、これらのもののうちから任意のものを選択使用してもよい。その選択できる導電部の他の例としては、メッシュ状にしたもの、複数のリング状若しくは針状の導電体を立てて並べたもの等や、更には種々の形状のものや、電極表面に微少の凹凸を形成してざらつき感を生じるものも該当する。
【００８４】
また、本発明における導電部の設ける方法としては、電界集中用の導電部および導電部以外の部分が導電体からなる電極の場合、その電極材料を加工して導電部を形成することも可能である。
【００８５】
また、上述した実施形態１〜１０では本発明に係る放電処理装置の適用対象である被処理液体について明言していないが、本発明の放電処理装置は、例えば下水処理場や屎尿処理場における下水処理過程或いは食品工場や化学工場の排水過程等から排出される有機性廃液、生物実験培養液、飲料水または飲食物製造用水等の被処理液体に対し、その１種または２種以上が混在するものに適用でき、その改質を図ることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による場合には、一対の電極の少なくとも一方が、電界集中用の導電部を部分的に有するので、その導電部の近傍において、電流が支配的な放電が発生し易くなる。このとき、その電界集中用の導電部をほぼ均等に設けているので、電流が支配的な放電、つまりアーク放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の放電を、広範囲にわたって面状に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は実施形態１に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図２】 （ａ）は実施形態２に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図３】 （ａ）は実施形態３に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図４】 （ａ）は実施形態４に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図５】 （ａ）は実施形態５に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図６】 （ａ）は実施形態６に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図７】 （ａ）は実施形態７に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図８】 （ａ）は実施形態８に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図９】 （ａ）は実施形態９に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図１０】 （ａ）は実施形態１０に係る放電処理装置の構成を概略的に示す図であり、（ｂ）はその放電処理装置が放電している状態を示す正面図である。
【図１１】 従来の放電処理装置の構成を概略的に示す正面図である。
【図１２】 従来の放電処理装置および本発明の放電処理装置が利用する高電圧パルスの波形を示す図である。
【図１３】 本発明において減少を図る漏れ電流の発生原因を説明するための図（概略的正面図）である。
【符号の説明】
１、１１、３１、３２、４１、４２、５１、５２、７１、７２ 平面電極
２、１２、６２、９２ 棒状電極
２ａ、１２ａ、２１ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ 導電部
７２ｂ、８２ｂ、９２ｂ 導電部
３ 高電圧パルス発生装置
２１、８２ 球状電極
２２、８１楕円環状電極
６１、９１ 円筒状電極
７２ａ、８２ａ、９２ａ 導電部以外の部分
Claims (6)
- 一対の電極間に介在される被処理液体中に対して、放電を発生させる放電処理装置であって、前記一対の電極の少なくとも一方が電界集中用の導電部を部分的に有するとともに、前記導電部がほぼ均等割合で設けられ、前記一対の電極間において、アーク放電による面放電、若しくはストリーマ放電からアーク放電への移行中の電流が支配的な数１００アンペア以上の面放電を発生させることを特徴とする放電処理装置。
- 前記一対の電極が、棒状電極と板状電極とからなる組合せ、球状電極とその外側を取り囲んだ環状または球状の電極とからなる組合せ、相互に対向する一対の板状電極からなる組合せ、および、環状電極とその内部に挿入された棒状電極とからなる組合せのうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の放電処理装置。
- 前記導電部を有する電極が、導電部および導電部以外の部分が導電体で構成されたもの、導電部が導電体で、導電部以外の部分が絶縁体で構成されたもの、および、導電体からなる導電部のみで構成されたもののうちの１つであることを特徴とする請求項１または２に記載の放電処理装置。
- 前記導電部を有する電極のうち、導電部および導電部以外の部分が導電体で構成されたものは、その導電部が導電部以外の部分よりも相手側電極に対して接近するように突出形成されていることを特徴とする請求項３に記載の放電処理装置。
- 前記一対の電極に高電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電処理装置。
- 前記被放電処理液体が、有機性廃液、生物実験培養液、飲料水および飲食物製造用水等のうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電処理装置。
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